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Une solution acide peut être simplement définie comme une solution aqueuse dans laquelle le soluté est un acide. Les solutions acides se caractérisent par les propriétés suivantes qui permettent de les distinguer des solutions basiques et des solutions neutres :
- Ils ont généralement un goût amer, parfois épicé.
- Ce sont des solutions irritantes.
- Ils neutralisent les bases.
- Ils sont capables de dissoudre certains métaux.
Bien que de nombreuses solutions acides possèdent toutes ces caractéristiques, d’autres n’en ont que quelques-unes, ce qui en fait un moyen inapproprié de définir une solution acide. Pour développer un concept chimique sans ambiguïté d’une solution acide, nous devons d’abord comprendre ce qu’est un acide d’un point de vue chimique.
La notion d’acide
Il existe trois concepts différents d’acides et de bases qui ont été développés au cours de l’histoire. Le premier était le concept d’acides et de bases d’Arrhenius, qui définissait un acide comme une substance capable de libérer des protons (H + ) en solution ; entre-temps, il a déclaré qu’une base était toute substance capable de libérer des ions hydroxyde (OH – ).
Brønsted et Lowry ont ensuite développé leur propre théorie, modifiant le concept d’Arrhenius d’une base, mais gardant celui d’un acide. Enfin, le concept d’acidité actuellement accepté est la capacité d’une substance déficiente en électrons à accepter une paire d’électrons d’une base, formant ainsi une liaison covalente dative .
Bien que le concept de Lewis des acides et des bases soit le plus large et le plus précis, sa plus grande applicabilité est lors de l’analyse de l’acidité et de la basicité en dehors des milieux aqueux. Puisqu’une solution acide est, par définition, une solution aqueuse d’un acide, le concept d’Arrhenius ou celui de Brønsted et Lowry suffiront à établir un concept plus adéquat de solution acide.
L’équilibre ionique de l’eau
L’acidité d’une solution aqueuse est déterminée par deux facteurs : l’acide, qui agit comme soluté, et l’eau, qui est le solvant. Entre les deux, l’eau représente la partie la plus importante du concept d’acidité et de basicité. En effet, notre échelle de mesure de l’acidité, l’échelle du pH, est issue de l’équilibre ionique de l’eau, également appelé autoprotolyse de l’eau :
L’eau est ce que nous considérons comme une substance neutre. De la stoechiométrie de la réaction précédente, nous savons que l’eau produit la même quantité d’ions hydronium et hydroxyde, ce qui nous permet de définir une solution neutre comme celle qui, comme l’eau, a des concentrations équivalentes de ces deux ions.
Définition de la solution acide basée sur les concentrations relatives des ions hydronium et hydroxyde
Lors de la dissolution d’un acide qui apporte une plus grande quantité d’ions hydronium à la solution que ceux qui proviennent de la dissociation de l’eau, l’équilibre ionique de l’eau est affecté et il est déplacé vers les réactifs, réduisant la concentration d’ions hydroxyde dans le processus . Pour cette raison, on obtient une solution dans laquelle il y a plus d’hydroniums que d’hydroxydes. Cela permet d’établir la définition suivante :
Une solution acide est définie, d’un point de vue chimique, comme toute solution aqueuse qui contient une concentration plus élevée d’ions hydronium que d’ions hydroxyde.
Définition de la solution acide basée sur la concentration des ions hydronium
La constante d’équilibre de l’équation ci-dessus peut être utilisée pour déterminer les concentrations d’équilibre des ions hydronium et hydroxyde pour n’importe quelle solution. Dans le cas de l’eau pure ou de toute solution neutre, puisque nous savons que les deux concentrations sont égales, nous pouvons écrire que :
Lorsque la concentration en ions hydronium dans une solution augmente, la concentration en ions hydroxyde diminue nécessairement pour maintenir leur produit égal à 10 -14 . En combinant ce fait avec la définition précédente, nous pouvons établir une autre définition encore plus précise en termes uniquement de concentration en ions hydronium :
Une solution acide est définie comme toute solution aqueuse qui contient une concentration en ions hydronium supérieure à 10 -7 molaire.
Cette définition reprend implicitement la définition précédente, puisque si la concentration en ions hydronium est supérieure à 10 -7 , alors celle des ions hydroxydes doit nécessairement être inférieure à 10 -7 et donc inférieure à celle des ions hydronium.
Définition de la solution acide basée sur l’échelle de pH
Enfin, nous pouvons déterminer quand nous sommes en présence d’une solution acide, basique ou neutre en utilisant l’échelle de pH comme mesure de l’acidité. Le pH d’une solution est défini, pour une solution idéale, comme le négatif du logarithme en base 10 de la concentration molaire des ions hydronium dans une solution, soit :
Pour une solution neutre, dont la concentration en ions hydronium est de 10 -7 , le pH a une valeur de 7. De plus, à cause du signe négatif, lorsque la concentration en ions hydronium augmente, le pH diminue en fait. Pour cette raison, pour des solutions acides dans lesquelles, on le sait, la concentration en ions hydronium est supérieure à 10 -7 , le pH sera nécessairement inférieur à 7. Par conséquent, on peut donner une quatrième définition d’une solution acide :
Une solution acide est définie comme toute solution aqueuse dont le pH est inférieur à 7.
Cette dernière solution est, à son tour, la plus succincte, la plus simple, et pourtant celle qui englobe implicitement toutes les autres définitions que nous avons présentées ici. Si le pH est inférieur à 7, alors la concentration en hydronium sera supérieure à 10 -7 , ce qui implique qu’il y aura une concentration plus élevée en ions hydronium qu’en ions hydroxyde.
Les références
- assolée. (2020, 2 mai). 7.6 : L’échelle de pH . Extrait de https://assolea.org/es/7-6-la-escala-de-ph/
- Brown, T. (2021). Chimie: The Central Science (11e éd.). Londres, Angleterre : Pearson Education.
- Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS et Herranz, ZR (2020). Chimie (10e éd.). New York, NY : MCGRAW-HILL.
- Flowers, P., Theopold, K., Langley, R. et Robinson, W. (2019a). 14.1 Acides et bases de Brønsted-Lowry – Chimie 2e . Extrait de https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/14-1-bronsted-lowry-acids-and-bases
- pH et pOH . (2020, 30 octobre). Textes libres espagnols. Extrait de https://espanol.libretexts.org/@go/page/1911
